常用的力学原理
1.杠杆作用 杠杆是利用直杆或曲杆在外力作用下能绕杆上一固定点转动的一种简单机械。杠杆的受力点，称为力点，杠杆的固定点，称为支点，克服阻力（如重力）的点，称为阻力点（重点），支点到力的作用线的垂直距离，称为动力臂，支点到阻力作用线的垂直距离，称为阻力臂。当动力臂大于阻力臂时可以省力；动力臂小于阻力臂时就费力；而支点在力点和阻力点之间时，可以改变用力方向。人体的活动主要与杠杆作用有关，在运动中，骨骼好比杠杆，关节是运动的支点，骨骼肌是运动的动力。它们在神经系统的调节和各系统的配合下，对身体起着保护、支持和运动的作用。根据杠杆上的力点、支点和阻力点的相互位置不同，杠杆可分为平衡杠杆、省力杠杆和速度杠杆3类。
（1）平衡杠杆：支点在阻力点与力点之间。如人的头部在寰枕关节上进行仰头和低头动作。寰椎为支点，前后的两组肌群产生作用力（F1，F2），头部重量为阻力（L），当前部肌群产生的力（F2）与阻力（L）的力矩之和与后部肌群产生的力（F1）的力矩相等时，头部趋于平衡，如图1-1所示。
（2）省力杠杆：阻力作用点在支点和动力点之间。如人用脚尖走路时，脚尖是支点，脚跟后的肌肉收缩为作用力（F），体重（L）落在两者之间的距骨上。由于力臂较重力臂长，所以用较小的力就可以支撑体重，如图1-2所示。
图1-1 头部平衡杠杆
图1-2 足部省力杠杆
图1-3 手臂速度杠杆
（3）速度杠杆：动力点位于阻力作用点与支点之间，是人体最常见的杠杆作用。如用手臂举起重物时的肘关节运动，肘关节是支点，手臂前肌群（肱二头肌）的力作用于支点和重物之间，由于力臂较短，就得用较大的力。这种杠杆虽费力，却赢得了速度和运动范围。手臂后肌群（肱三头肌）的力和手中的重物的力矩使手臂伸直，而肱二头肌的力矩使手臂向上弯曲，当两者相等时，手臂则处于平衡状态，如图1-3所示。
2.摩擦力 相互接触的两个物体在接触面上发生的阻碍相对滑动的力，称为摩擦力。摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反。互相接触的两个物体，有滑动趋势但尚未滑动时，作用在物体上的摩擦力，称为静摩擦力。静摩擦力与使物体发生滑动趋势的力的方向相反，大小相等，并随力的增大而增大。当力加大到物体即将开始运动时，静摩擦力达到最大值，称为最大静摩擦力。物体在滑动时所受到的摩擦力，称为滑动摩擦力；物体在滚动时所受到的摩擦力，称为滚动摩擦力。最大静摩擦力和滑动摩擦力与接触面上的正压力成正比，比例系数为摩擦系数，其大小主要取决于接触面的材料、光洁程度、干湿程度和相对运动的速度等。干燥、粗糙平面的摩擦系数大于平滑面的摩擦系数，滚动摩擦力系数最小。
在护理工作中，有时需尽可能增加摩擦力，以防滑倒；有时则需要减少摩擦力，使物体比较容易地沿着一个平面移动，如给病床、轮椅、推车等的轮子定时加油，可以减少接触面的摩擦系数，利于使用；如在轮椅的车轮上加闸，因闸内面摩擦系数大，当使用轮闸时，增加了车轮压力，就产生较大的摩擦力，摩擦力越大，车轮越快停住。
3.平衡与稳定 物体或人体的平衡与稳定，是由物体或人体的重量、支撑面的大小、重心的高低及重力线和支撑面边缘之间的距离而决定的。
（1）物体的重量与稳定度成正比：物体重量越大，稳定度就越大。要推倒一较轻的物体比推倒一较重的物体所需的力要小。在护理操作中，如要把病人移到椅子上，就应注意有其他力量的支撑，如将椅子靠墙或扶住椅子的靠背。
（2）支撑面的大小与稳定度成正比：支撑面是人或物体与地面接触的支撑面积。支撑面小，则需付出较大的肌肉拉力，以保持平衡稳定。如用一只脚站立时，肌肉就必须用较大的拉力，才能维持人体平衡稳定。扩大支撑面可以增加人或物体的稳定度，如老年人站立或行走时，用手杖扩大支撑面；人体仰卧比侧卧稳定。
图1-4 人体直立时重心位置
（3）物体的重心高度与稳定度成反比：当物体的组成成分均匀时，重心将位于它的几何中心。当物体的形状发生变化时，重心的位置也会随之变化。人体重心的位置，随着躯干和四肢的姿势改变而改变。如人体在直立垂臂时，重心位于骨盆的第二骶椎前约7cm处，如图1-4所示，如把手臂举过头顶，重心则随之升高，同样，身体下蹲时，重心下降，甚至吸气时膈肌下降，重心也会下降。人或物体的重心越低，稳定度越大。
（4）重力线必须通过支撑面，才能保持人或物体的稳定：重力线是重量的作用线，是通过重心垂直于地面的线。人体只有在重力线通过支撑面时，才能保持动态平衡。如当人从座椅上站起来时，应该先将身体向前倾，一只脚向后移，使重力线落在扩大的支撑面内，这样可以平稳地站起来，如图1-5所示。如果重力线落在支撑面外，重量将会产生一个破坏力矩，使人体易于倾倒。
图1-5 人体从坐位变成立位时重力线的改变